環(huán)境監(jiān)測部門作為國家環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)的技術(shù)部門,，是環(huán)境管理工作的重要基礎(chǔ),。隨著市民環(huán)境意識的增強(qiáng)，越來越多的人開始關(guān)心所處環(huán)境質(zhì)量的好壞,，要求環(huán)境保護(hù)工作透明化,；上級主管部門也需要數(shù)量大、種類多,、更新快的信息,。所有這一切，給環(huán)境監(jiān)測部門提出了一個應(yīng)引起重視的問題：如何建立起實用性強(qiáng),、覆蓋面廣,、靈活性好的環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，滿足各方面對環(huán)境監(jiān)測信息的需求,。
在環(huán)保系統(tǒng)中,，常常需要對眾多的污染排放點(diǎn)進(jìn)行實時監(jiān)測，大部分監(jiān)測數(shù)據(jù)需要實時發(fā)送到管理中心的后端服務(wù)器進(jìn)行處理,。由于監(jiān)測點(diǎn)分散,，分布范圍廣，而且大多設(shè)置在環(huán)境較惡劣的地區(qū),，通過電話線傳送數(shù)據(jù)往往事倍功半,。通過STEC350+GPRS模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，成為環(huán)保部門選擇的通信手段之一,。污染源監(jiān)測設(shè)備可將采集到的污染數(shù)據(jù)和告警信息通過GPRS網(wǎng)絡(luò)及時發(fā)送到環(huán)保監(jiān)測部門,，實現(xiàn)對排污單位或個人的及時管理，可以大大提高環(huán)保部門的工作效率,。

一,、項目需求
環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一個由污染源排放監(jiān)測點(diǎn)和監(jiān)測中心組成的污染源監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可對污染源進(jìn)行自動采樣,、對主要污染因子進(jìn)行在線監(jiān)測,；掌握城市污染源排放情況及污染源排放總量，監(jiān)測數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)江h(huán)保監(jiān)測中心,；由監(jiān)測中心的計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總,、整理和綜合分析；監(jiān)測信息傳至環(huán)保局,，由環(huán)保局對污染源進(jìn)行監(jiān)督管理,。
目前，各污染源排放監(jiān)測點(diǎn)安裝污染源監(jiān)測儀,，對污染源進(jìn)行監(jiān)測,。監(jiān)測中心接收監(jiān)測點(diǎn)傳輸?shù)谋O(jiān)測信息；并負(fù)責(zé)對監(jiān)測信息進(jìn)行分類、篩選和綜合分析,。環(huán)保局作為系統(tǒng)的決策中心,，對從監(jiān)測中心站獲得的監(jiān)測信息進(jìn)行分析、調(diào)研,，及時作出管理決策,，增加管理力度。目前,，省環(huán)保監(jiān)測站與各采集點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信主要采用手工抄錄或PSTN電話線傳輸,。采用電話線傳輸數(shù)據(jù)時，由于每次撥號都需要等待,，速度慢,，而且費(fèi)用也較高。同時,，由于各監(jiān)控點(diǎn)分布范圍廣,、數(shù)量多、距離遠(yuǎn),，個別點(diǎn)還地處偏僻,，因此需申請很多電話線，而且有些監(jiān)控點(diǎn)有線線路難以到達(dá),。GPRS具有速度快,、使用費(fèi)用低的特點(diǎn)，其傳輸速度可達(dá) 171.2kb/s,。與有線通訊方式相比,，采用GPRS無線通信方式則顯得非常靈活，它具有組網(wǎng)靈活,、擴(kuò)展容易,、運(yùn)行費(fèi)用低投，維護(hù)簡單,、性價比高等優(yōu)點(diǎn),。因此，可以采用GPRS無線傳輸方式解決污染源監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸問題,。

二,、方案優(yōu)點(diǎn)
中國移動GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接,。在移動通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺上構(gòu)建環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng),，實現(xiàn)環(huán)保信息采集點(diǎn)的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，縮短建設(shè)周期,，降低建設(shè)成本的優(yōu)點(diǎn),，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡單,。經(jīng)過比較分析,，我們選擇中國移動的GPRS系統(tǒng)作為環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信平臺,。

GPRS無線環(huán)保污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)具備如下特點(diǎn)：
1、實時性強(qiáng)：
與短消息服務(wù)比較,，由于GPRS具有實時在線特性,，系統(tǒng)無時延，無需輪巡就可以同步接收,、處理多個/所有監(jiān)測點(diǎn)的各種數(shù)據(jù),。可很好的滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求,。
2,、可對各監(jiān)測點(diǎn)儀器設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制：
通過GPRS雙向系統(tǒng)還可實現(xiàn)對儀器設(shè)備進(jìn)行反向控制，如：時間校正,、狀態(tài)報告,、開關(guān)等控制功能，并可進(jìn)行系統(tǒng)遠(yuǎn)程在線升級,。
3,、建設(shè)成本少低：
由于采用GPRS公網(wǎng)平臺，無需建設(shè)網(wǎng)絡(luò),，只需安裝好設(shè)備就可以,，建設(shè)成本低；
4,、監(jiān)控范圍廣：
構(gòu)建環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍廣,，擴(kuò)容無限制，接入地點(diǎn)無限制,，能滿足山區(qū),、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。由于環(huán)保信息采集點(diǎn)數(shù)量眾多,，分布在全省范圍內(nèi),，部分環(huán)保信息采集點(diǎn)位于偏僻地區(qū)，而且地理位置分散,。
5,、具有良好的可擴(kuò)展性:
由于目前GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)已覆蓋省內(nèi)絕大部分地區(qū)，基本不存在盲區(qū),，可實現(xiàn)大范圍的在線監(jiān)控,，滿足環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)對覆蓋范圍的要求。
6,、系統(tǒng)的傳輸容量大：
環(huán)保中心站要和每一個環(huán)保信息采集點(diǎn)實現(xiàn)實時連接,。由于環(huán)保信息采集點(diǎn)數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰鳪PRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要,。
7,、數(shù)據(jù)傳送速率高：
每個環(huán)保信息采集點(diǎn)每次數(shù)據(jù)傳輸量在10Kbps之內(nèi)。GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達(dá)171.2kbit/s,，目前GPRS實際數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右,，完全能滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率（≥10Kbps）的需求。
8,、通信費(fèi)用低：
采用包月計費(fèi)方式,，運(yùn)營成本低。

三,、解決方案介紹
由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò),，監(jiān)測中心計算機(jī)主機(jī)配置固定的IP地址，各個數(shù)據(jù)采集點(diǎn)采用STEC350+GPRS模塊和主機(jī)進(jìn)行通信,。

（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
該監(jiān)控系統(tǒng)將實時,、全面地了解各檢測站以及通訊網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況，隨時帳務(wù)各污染源數(shù)據(jù)變化,。一個完整的監(jiān)控系統(tǒng)如下圖所示,，在物理層面上它主要由三部分組成：監(jiān)控中心、無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò),、現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備,；在軟件層面上主要包括三部分：現(xiàn)場控制軟件、通訊軟件,、中央監(jiān)控調(diào)度軟件（）,。

1、監(jiān)控中心：
服務(wù)器申請配置固定IP地址,，采用省移動通信公司提供的DDN專線,，與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連。由于DDN專線可提供較高的帶寬,，當(dāng)環(huán)保信息采集點(diǎn)數(shù)量增加,，中心不用擴(kuò)容即可滿足需求。監(jiān)控中心HOMS5.0服務(wù)器接受到GPRS網(wǎng)絡(luò)傳來的數(shù)據(jù)后先進(jìn)行AAA認(rèn)證,，后傳送到監(jiān)控中心計算機(jī)主機(jī),，通過系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行還原顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,。
2,、GPRS/GSM移動數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)：
現(xiàn)場監(jiān)控點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)GSM網(wǎng)絡(luò)空中接口功能模塊同時對數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼處理，轉(zhuǎn)換成在公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的格式,，通過中國移動的GPRS無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸,，最終傳送到監(jiān)控中心IP地址。
3,、現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備：
現(xiàn)場監(jiān)控點(diǎn)通過碩人時代小型數(shù)據(jù)采集器STEC350自動采集污染源信息,，通過RS232接口與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連，通過GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端內(nèi)置嵌入式處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,、協(xié)議封裝后發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò),。

（二）系統(tǒng)方案
各監(jiān)控點(diǎn)使用STTEC350+GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端，通過移動GPRS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心相連,。各污染源數(shù)據(jù)采集點(diǎn)使用移動通信公司統(tǒng)一的 STK卡,，同時監(jiān)控中心對各點(diǎn)進(jìn)行登記，保存相關(guān)資料以便識別和維護(hù)處理,。各信息采集點(diǎn)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)軟件,，支持24小時實時在線，實現(xiàn)信息采集點(diǎn)24小時傳送采集的環(huán)保信息數(shù)據(jù),。

凡環(huán)保局授權(quán)的信息采集點(diǎn)均可以使用本系統(tǒng)：
1,、環(huán)保信息采集點(diǎn)必須使用移動統(tǒng)一的STK卡，用戶使用本卡只能用于與環(huán)保站數(shù)據(jù)通信功能,。
2,、終端設(shè)備使用嘉復(fù)欣提供的GPRS移動數(shù)據(jù)通信終端。
3,、用戶登記：符合省級環(huán)保局的規(guī)定,。

（三）產(chǎn)品特性
系統(tǒng)采用北京碩人時代科技有限公司的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端STEC350。該產(chǎn)品以嵌入式技術(shù)為基礎(chǔ),，基于32位高速M(fèi)CU和嵌入式實時LINUX操作系統(tǒng),，具有現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)處理和遠(yuǎn)傳等功能,?？蓮V泛適用于市政管網(wǎng)監(jiān)控（如熱網(wǎng)、水網(wǎng),、氣網(wǎng)等）,、樓宇自控、交通,、電信,、環(huán)保等領(lǐng)域的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中。具有高性能,、高可靠及抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn),，提供標(biāo)準(zhǔn)RS232/485接口、以太網(wǎng)接口,，可直接與計算機(jī),、RTU,、GPS接收機(jī)等連接，傳輸速率達(dá)171Kbps,，具有遠(yuǎn)程診斷,、測試、監(jiān)管功能,，滿足各行業(yè)調(diào)度或控制中心與眾多遠(yuǎn)端站之間的數(shù)據(jù)采集和控制,。
1、接口：ADSL,、RS485,、RS232、PTSN,。
2,、無線傳輸系統(tǒng)理論傳輸速率可達(dá)171Kbps，實際傳輸速率40Kbps,。
3,、支持Windows95/98/200/XP操作系統(tǒng)。
4,、支持透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換,。
5、支持VPN安全功能,。
6,、安裝靈活、使用方便,、可靠,。

（四）安全措施
由于環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特殊性，本系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性,。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán),，網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施包括信道加密、信源加密,、登錄防護(hù),、訪問防護(hù)、接入防護(hù),、防火墻等,。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時不間斷運(yùn)行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障,，系統(tǒng)也不能中斷運(yùn)行,。
數(shù)據(jù)中心可通過公網(wǎng)使用VPN接入到移動GPRS網(wǎng)，采用VPN方式成本比較低,，企業(yè)不用租用專線,，還可以利舊使用原有的VPN設(shè)備,，移動終端需要安裝具有VPN二次虛擬撥號的功能的軟件。通過VPN方式,，客戶端在連接應(yīng)用服務(wù)器前,，要經(jīng)過Radius服務(wù)器的認(rèn)證整個數(shù)據(jù)傳送過程得到了加密保護(hù)，安全性比較高,，可充分保障速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。
另外,，數(shù)據(jù)中心也可以采用APN接入方式,，租用專線接入到移動公司的GGSN設(shè)備上，這種成本高,，安全性高,、穩(wěn)定可靠。

對于安全性要求非常高的系統(tǒng),，可考慮在專用APN接入的基礎(chǔ)上再加上VPN接入方式的混合接入方式,，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性。
1,、VPN虛擬專網(wǎng)模式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中配置VPN服務(wù)器,，移動終端加載具有VPN二次虛擬撥號的功能的客戶端軟件。采用VPN安全技術(shù),，用戶通過接入企業(yè)內(nèi)部虛擬專網(wǎng)的方式與Internet進(jìn)行隔離,，可對整個數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護(hù)，有效避免非法入侵,。
2,、用SIM卡的唯一性，對用戶SIM卡手機(jī)號碼進(jìn)行鑒別授權(quán),，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對SIM卡號和APN進(jìn)行綁定,，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍,只有屬于指定行業(yè)的 SIM卡手機(jī)號才能訪問專用APN，移動終端與數(shù)據(jù)中心采用中國移動分配的專門的APN進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)接入,，普通手機(jī)的SIM卡號無法呼叫專門的APN,。
3、對于特定用戶,，可通過數(shù)據(jù)中心分配特定的用戶ID和密碼,，其他沒有數(shù)據(jù)中心分配的用戶ID和密碼的用戶將無法登錄進(jìn)入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進(jìn)一步增強(qiáng),。
4,、數(shù)據(jù)加密：通過VPN對整個數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護(hù)。
5,、網(wǎng)絡(luò)接入安全鑒定機(jī)制：采用防火墻軟件,，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)和安全防范功能,，保障系統(tǒng)安全。

四,、結(jié)論
采用STEC350+GPRS模塊構(gòu)建環(huán)保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),，不僅能很好地滿足環(huán)保信息采集、監(jiān)控的需求,，而且,，做為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的移動通信公司也將因此獲得業(yè)務(wù)穩(wěn)定的集團(tuán)用戶，隨著用戶數(shù)量的增加,，移動通信公司的營收也隨之增加,，調(diào)動了運(yùn)營商的積極性，符合網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用同步發(fā)展的要求,。